第四章典型零件的加工工艺

第四章典型零件的加工工艺第1页，共53页，2023年，2月20日，星期四第一节轴类零件的加工第2页，共53页，2023年，2月20日，星期四一、轴类零件的结构特点和技术要求1．轴类零件的功用与结构特点:轴类零件是机械零件中的关键零件之一，在机器中，它的主要功用是支承传动零件、传递扭矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度。2．轴类零件的技术要求:尺寸精度,几何形状精度,相互位置精度,表面粗糙度.3.轴类零件的材料与热处理:4.轴类零件的毛坯:轴类零件的毛坯常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料，对外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件；对某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件。第一节轴类零件的加工第3页，共53页，2023年，2月20日，星期四第4页，共53页，2023年，2月20日，星期四二、主轴材料及其毛坯一般选用45钢、65Mn钢或40Cr钢，后两种淬透性较好，经调质和表面淬火后，可获得较高的综合机械性能和耐磨性。第5页，共53页，2023年，2月20日，星期四三、轴类零件加工工艺分析第6页，共53页，2023年，2月20日，星期四

1.定位基准的选择:

(1)用两中心孔定位。轴类零件最常用两中心孔为定位基准。不仅符合基准重合的原则，并能够在一次装夹中加工出全部外圆及有关端面，这也符合基准统一的原则。粗加工时为了提高零件的刚度，一般用外圆表面或外圆表面与中心孔共同作为定位基准。内孔加工时，也以外圆作为定位基准。

三、轴类零件加工工艺分析第7页，共53页，2023年，2月20日，星期四

(2)空心轴定位基准的选择。对于空心的轴类零件，在加工出内孔后，为了使以后各工序有统一的定位基准，可采用带中心孔的锥堵或锥堵心轴，如图12-2所示。

(3)中心孔的修整。中心孔在使用过程中会因磨损和热处理变形而影响轴类零件的加工精度。1）用硬质合金顶尖修研,2）用油石、橡胶砂轮或铸铁顶尖修研,3）用中心孔磨床磨削。

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2.外圆表面加工:

(1)外圆表面的车削加工。轴类零件外圆表面的车削加工可划分为荒车、粗车、半精车、精车和细车等各加工阶段。使用液压仿形刀架可实现车削加工的半自动化，更换靠模、调整刀具都比较简单，可减轻劳动强度，提高加工效率。

(2)外圆表面的磨削加工。磨削是外圆表面精加工的主要方法，既能加工淬火件，也能加工未淬火件。磨削可划分为预（粗）磨、精磨、细磨和镜面磨削。提高磨削效率的途径有两条：其一是缩短辅助时间，如自动装卸工件、自动测量及数字显示、砂轮的自动修整与补偿、开发新磨料和提高砂轮耐用度等；其二是缩短机动时间，如高速磨削、强力磨削、宽砂轮磨削和多片砂轮磨削等如图12-7。

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3.其它表面的加工方法:

(1)花键的加工,花键按截面形状不同可分为矩形、渐开线形、梯形和三角形四种，其中矩形花键盘应用最广。定心方式常见的是以小径定心和大径定心，轴类零件的花键加工常用铣削、滚削和磨削三种方法。

(2)螺纹的加工。螺纹是轴类零件的常见加工表面，其加工方法很多，这里仅介绍车削、铣削、滚压和磨削螺纹的特点。

第11页，共53页，2023年，2月20日，星期四第12页，共53页，2023年，2月20日，星期四第13页，共53页，2023年，2月20日，星期四CA6140型卧式车床主轴加工工艺

1.主轴的结构与技术要求分析:第14页，共53页，2023年，2月20日，星期四第15页，共53页，2023年，2月20日，星期四轴类零件的检验

1.硬度:硬度在热处理后用硬度计全检或抽检。

2.表面粗糙度:通常使用标准样板用外观比较法凭目测比较，对于表面粗糙度值较小的零件，可用干涉显微镜进行测量。

3.形状精度:(1)圆度误差。当圆柱面的误差为椭圆形时，可用千分尺测出同一截面的最大与最小直径，其差的半值为该截面的圆度误差。当圆柱面的误差为奇数棱形状时，将被测表面放在V型架上用千分表测量，测出零件旋转一周表的最大与最小值，其差的半值为圆度误差。精度高的轴用圆度仪测量。(2)圆柱度误差。将零件放在V型块或直角座上用千分表测量，精度高的轴用三坐标测量机测量。

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4.尺寸精度:在单件小批量生产中，一般用千分尺检验轴的直径；在大批大量生产中，常用极限卡规检验轴的直径。尺寸精度高时，可用杠杆千分尺或以块规为标准进行比较测量。长度尺寸可用游标卡尺，深度游标卡尺和深度千分尺等检验。

5.相互位置精度:(1)两支承轴颈对公共基准同轴度。两支承轴颈对公共基准同轴度的检验如图12-17所示;(2)各表面对两支承轴颈的位置精度。各表面对两支承轴颈的位置精度检验如图12-18所示.第17页，共53页，2023年，2月20日，星期四第18页，共53页，2023年，2月20日，星期四概述箱体零件的功用和结构特点功用将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。第二节箱体加工工艺第19页，共53页，2023年，2月20日，星期四

结构特点1)结构复杂，壁薄且不均匀；2)加工部位多，加工难度大。第20页，共53页，2023年，2月20日，星期四第21页，共53页，2023年，2月20日，星期四箱体零件的主要技术要求孔径精度影响回转精度，引起噪声、振动、径向跳动，影响寿命。

1)孔的尺寸精度和几何形状误差会使轴承与孔配合不良(松、紧、不圆)；

2)主轴孔尺寸精度为IT6级，其余孔为IT6~IT7级第22页，共53页，2023年，2月20日，星期四

箱孔与孔的位置精度引起轴安装歪斜，致使主轴径向跳动和轴向窜动，加剧轴承磨损。1)同一轴线上各孔的同轴度误差；2)孔端面对轴线垂直度误差。第23页，共53页，2023年，2月20日，星期四

孔和平面的位置精度主要是规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度。

主要平面的精度影响主轴箱与床身的连接刚度。1)规定底面和导向面必须平直和相互垂直；2)平面度、垂直度公差等级为5级。第24页，共53页，2023年，2月20日，星期四

表面粗糙度影响连接面的配合性质或接触刚度1)主轴孔为，其它各纵向孔为，孔的端面为；2)装配基准面和定位基准面为，其它平面则为

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箱体的材料及毛坯1)材料一般选HT200~400；因为灰铸铁成本低，耐磨性、可铸性、可切削性和阻尼特性好；2)毛坯为铸件；毛坯余量视生产批量和铸造方法等而定；浇铸后应退火。第26页，共53页，2023年，2月20日，星期四箱体结构的工艺性基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，应尽量避免.第27页，共53页，2023年，2月20日，星期四同轴孔同一轴线方向孔径向一个方向递减镗孔时镗杆可从一端伸入，逐个加工或同时加工同一轴线上的几个孔应避免中间隔壁上的孔径大于外壁上的孔径第28页，共53页，2023年，2月20日，星期四装配基面为便于加工、装配和检验，尺寸应尽可能大，形状应尽可能简单。凸台应尽可能在同一平面上。紧固孔和螺孔尺寸和规格应尽可能一致。肋板、肋条、圆角等保证箱体的动刚度和抗振性。第29页，共53页，2023年，2月20日，星期四第30页，共53页，2023年，2月20日，星期四

定位基准选择:

通常以箱体上的重要孔作粗基准，以装配基面或顶面作精基准

箱体零件一般都用它上面的重要孔作粗基准。如车床主轴箱都用主轴孔作粗基准。中小批生产时，由于箱体毛坯精度比较低，一般采用以重要孔作为划线基准，加工平面时，按划线找正装夹，来体现以重要孔为粗基准。大批量生产时，箱体的毛坯精度较高，通常采用以重要孔作定位基面的夹具安装来加工平面。第31页，共53页，2023年，2月20日，星期四

箱体精基准有两种不同的选择：

(1)以装配基面作定位精基准装配基面指箱体的底面和导向面，它们是箱体主要孔的设计基准，且和其它平面和支承孔有一定的位置关系，选它作精基准，不仅基准重合，而且基准统一，有利于保证各表面相互位置精度和简化各工序夹具设计，而且定位面积大、精度高、稳定可靠。

但这种定位方式也有不足之处。当箱体的中间隔壁上确较高精度的支承孔需加工时，为提高刀具系统的刚度，应当在箱体内腔的相应部位设置镗杆导向支承套。但由于此时箱口朝上，箱体底部封闭，则导向支撑架只能悬挂着从箱体顶面开口处伸人内腔，这样不但刚性差、定位精度低，而且工件和支承架的装卸也很不方便，既影响加工精度又影响生产率的提高。

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(2)以“一面两孔”作定位精基准在大批量生产和加工中间隔壁上有孔的箱体零件时，常以箱体顶面和顶面上两个工艺销孔(即“一面两孔”)定位的方法。这时箱口朝下，中间导向支承架可固定在夹具上，刚性好，制造精度高，工件装卸方便，夹具结构也简单、紧凑。

这种定位方式的缺点是：由于定位基准与设计基准不重合带来了基准不重合误差，定位孔与定位销之间的间隙引起了基准位移和转角误差，因此必须提高箱体顶面的加工精度，并且定位销孔也应有较高的加工精度，此外，由于箱口朝下，加工过程中无法观察、测量和调刀。但在大批量生产中，广泛采用自动控制加工循环的组合机床、定尺寸刀具，加工过程比较稳定，所以这个问题并不十分突出。

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加工顺序的安排：

1．加工顺序为先面后孔

箱体类零件的加工顺序均为先加工面，以加工好的平面定位再来加工孔。因为箱体孔的加工精度高、加工难度大，先以孔为粗基准加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样既能为孔的精加工提供稳定可靠的基准，同时可以使孔的加工余量均匀。另外，先加工平面，可切去铸件表面凹凸不平及夹砂等缺陷，有利于孔的加工，有利于保护刀具、对刀和调整。

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2．加工阶段粗、精分开

箱体体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高，故箱体主要加工表面都要划分为粗、梢加工两个阶段。

单件小批生产的箱体加工，如果从工序上也安排粗、精分开，则机床、夹具数量要增加，工件转运也费力，所以实际生产中将粗、精加工在一道工序内完成。但从工步上讲，粗、精加工还是分开的。如在粗加工后将工件松开一点，然后再用较小的夹紧力夹紧工件，使工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工前得以恢复。

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3．工序间安排时效处理

箱体毛坯比较复杂，铸造内应力较大，故一般都应当在铸造后安排一次去应力处理，以消除应力，减少变形，保证精度的稳定。对于铸铁件是人工时效(或称去应力退火)，对于铝合金铸件是退火。

第36页，共53页，2023年，2月20日，星期四一、齿轮零件的加工

概述

1.圆柱齿轮的功用与结构特点：按规定的速比传递运动和动力。按照轮齿的形式，齿轮可分为直齿，斜齿和人字齿轮等；按照轮体的结构，齿轮大致可分为盘形齿轮、套类齿轮、轴类齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。常见的圆柱齿轮见图12-36所示。

2.圆柱齿轮的材料及毛坯：齿轮的材料种类很多。对于低速、轻载或中载的一些不重要的齿轮，常用45钢经正火或调质处理后，对于速度较高，受力较大或精度较高的齿轮，常采用20Cr、40Cr、18CrMnTi等合金钢。铸铁和非金属材料可用于制造轻载齿轮。

第三节其他典型零件的加工

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3.圆柱齿轮的技术要求：(1)齿轮传动精度。评定运动精度，工作平稳性精度和接触精度。(2)齿侧间隙。齿侧间隙是指齿轮啮合时，轮齿非工作表面之间沿法线方向的间隙。(3)坯基准面的精度。齿坯基准表面的尺寸精度和形位精度直接影响齿轮的加工精度和传动精度(4)表面粗糙度。

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1.定位基准的选择与加工：齿轮加工时的定位基准应符合基准重合与基准统一的原则，对于小直径的轴齿轮,可采用两端中心孔为定位基准；对大直径的轴齿轮，可采用轴颈和一个较大的端面定位；对带孔齿轮，可采用孔和一个端面定位。

2.齿轮齿形的加工：滚齿与插齿是两种最基本的常用切齿方法，剃齿、珩齿和磨齿常用于齿轮齿形的半精加工与精加工。

圆柱齿轮加工工艺双联齿轮的加工工艺过程，齿轮加工的工艺路线一般为：毛坯制造与热处理一齿坯加工一轮齿加工一齿端加工一轮齿热处理一精基准修正一轮齿精加工一检验。第39页，共53页，2023年，2月20日，星期四第40页，共53页，2023年，2月20日，星期四

高精度齿轮，其加工工艺过程。对8级精度以下的调质齿轮，用滚齿或插齿就能达到要求，对于淬火齿轮，可采用滚（或插）齿一齿端加工一热处理一修正内孔的方案，但淬火前应将精度相应提高一级，或在淬火后珩齿。对6～7级精度的齿轮，可用剃一珩齿方案，即滚齿（或插齿）一齿端加工一剃齿一表面淬火一修正基准一珩齿。也可用磨齿方案，即滚齿（或插齿）一齿端加工一渗碳淬火一修正基准一磨齿。剃一珩方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中；磨齿方案生产率较低，一般用于6级精度以上或低于6级精度但淬火后变形较大的齿轮。对5级以上的高精度齿轮，一般应取磨齿方案。第41页，共53页，2023年，2月20日，星期四圆柱齿轮的检验齿坯加工后应注意检查基准孔的尺寸精度和端面跳动；滚插齿后检查留剃量（或留磨量）和齿圈径向跳动以及检查公法线长度变动量；剃齿后检查公法线长度及其变动量，抽查齿形和齿向精度；基准孔修正后检查孔径和端面跳动等。第42页，共53页，2023年，2月20日，星期四第43页，共53页，2023年，2月20日，星期四二、套筒类零件的加工

概述

1.套筒类零件的功用与结构特点:2.套筒类零件的技术要求:(1)内孔的技术要求。内孔是套筒零件起支承或导向作用最主要的表面，通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。(2)外圆的技术要求。外圆表面常以过盈或过渡配合与箱体或机架上的孔相配合起支承作用。（3）各主要表面间的位置精度:内外圆之间的同轴度,孔轴线与端面的垂直度。

1．短套筒类零件加工工艺分析:（1）联接套的技术要求与加工特点。第44页，共53页，2023年，2月20日，星期四

3．套筒类零件的材料与毛坯:套筒零件常用材料是钢、铸铁、青铜或黄铜等。有些要求较高的滑动轴承，为节省贵重材料而采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套筒的内壁上浇注一层巴氏合金等材料，用来提高轴承寿命。套筒类零件加工工艺分析

1．短套筒类零件加工工艺分析:（1）联接套的技术要求与加工特点。第45页，共53页，2023年，2月20日，星期四第46页，共53页，2023年，2月20日，星期四套筒类零件加工工艺分析

1．短套筒类零件加工工艺分析:（2）联接套加工工艺分析,联接套加工工艺过程见表12-2.加工方法选择;2）保证套筒零件表面位置精度的方法:为保证各表面间的位置精度通常应注意以下几个问题:①套筒零件的粗精车内外圆一般在卧式车床或立式车床上进行，精加工也可以在磨床上进行。②以内孔与外圆互为基准，以达到反复提高同轴度的目的:A.以精加工好的内孔作为定位基面，用心轴装夹工件并用顶尖支承心轴。由于夹具（心轴）结构简单，而且制造安装误差比较小，因此可保证比较高的同轴度要求，是套筒加工中常见的装夹方法。

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B.以外圆作精基准最终加工内孔。采用这种方法工件装夹迅速可靠，但因卡盘定心精度不高，易使套筒产生夹紧变形，故加工后工件的形位精度较低。若欲获得较高的同轴度，则必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液性塑料夹具，经过修磨的三爪卡盘和“软爪”等。3）防止套筒变形的工艺措施。套筒零件由于壁薄，加工中常因夹紧力、切削力、内应力和切削热的作用而产生变形。故在加工时应注意以下几点。

第48页，共53页，2023年，2月20日，星期四①为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。使粗加工产生的热变形在精加工中可以得到纠正。并应严格控制精加工的切削用量，以减少零件加工时的变形。②减少夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的